23.02.2005 Wykład 2

TEMAT: Błona komórkowa

Podstawowe cechy błony komórkowej:

• delikatna i cienka (5-7 μm)

• elastyczna

• prezentuje model płynnej mozaiki

• półprzepuszczalna - decydują o tym dwie warstwy lipidów

• ma konsystencje oleju

Funkcje błony komórkowej:

• reguluje transport wybranych substancji do i z komórki

• reaguje na bodźce chemiczne, termiczne i mechaniczne

• funkcje enzymatyczne - katalizuje reakcje metaboliczne

• utrzymuje równowagę między ciśnieniem osmotycznym wewnątrz i na zewnątrz komórki

• chroni komórki przed działaniem czynników fizycznych i chemicznych, a także przed wnikaniem do niej ciał obcych

• odgrywa rolę w ruchu komórek

Składniki błon: lipidy, białka i węglowodany

LIPIDY BŁON

• są amfipatyczne tzn. każda cząstka ma grupę hydrofilową (głowa) i hydrofobową (ogon), części hydrofobowe są skierowane do wewnątrz błony

• najliczniejsze są fosfolipidy, także występują glikolipidy i cholesterol

• występujące fosfolipidy to: fosfatydylocholina,fosfatydyloseryna,fosfatydyloinozytol, fosfatydyloetanoloamina, sfingomielina, cholesterol ( w 10% i nie ma go w komórkach bakterii i w komórkach roślinnych)

• Ruchliwość fosfolipidów:

• Płynność dwuwarstwy lipidowej zależy od:

• rodzaju ogona węglowodorowego fosfolipidu (długości węglowodoru i stopnia nienasycenia)

• błona jest tym bardziej płynna im więcej zawiera nienasyconych wiązań w węglowodorowych ogonach

• błona jest tym bardziej lepka i płynna im ściślejsze i bardziej regularnie upakowane są ogony węglowodorowe

• obecność cholesterolu w komórkach zwierzęcych zwiększa sztywność błony - sztywne cząsteczki steroidu wypełniają wolne przestrzenie między lipidami

Dwuwarstwa lipidowa jest asymetryczna: lipidy zewnętrznej warstwy zawierają głównie fosfatydylocholinę, sfingomielinę i glikolipidy. Warstwa wewnętrzna zawiera głównie fosfatydyloetanoloaminę, fosfatydyloserynę i fosfatydyloinozytol.

Im mniejsze i mniej polarne są cząsteczki, które mają być przepuszczone przez błonę tym szybciej dyfundują. Większość substancji potrzebuje do transportu białek błonowych.

BIAŁKA BŁON

• 25-75 %, więcej jest ich w błonach struktur aktywnych metabolicznie

• pełnią większość funkcji które wykazuje błona komórkowa

• białka transportujące - pompa Na⁺-K⁺

• białka łączące - integryny - wiążą wewnątrzcząsteczkowe filamenty aktynowe z białkami substancji zewnątrzkomórkowej

• receptory - receptor adrenaliny - wiąże adrenalinę i wytwarza sygnał regulujący metabolizm

• enzymy - cyklaza adenylowa - katalizuje tworzenie ATP

Białka śródbłonowe mogą formować albo α-helisy albo zamkniętą strukturę β. Pewne z nich łączą się poprzez kowalencyjne przyłączenie lipidu lub samego łańcucha węglowodorowego lub przez słabe, niekonwalencyjne wiązania z innymi białkami

WĘGLOWODANY BŁON

• stanowią 2-10%

• występują głównie jako oligosacharydy związane kowalencyjnie z białkami (glikoproteinami) i lipidami błon - glikolipidy

• tylko na zewnętrznej powierzchni błony jako monosacharydy: galaktoza, galaktozamina, kwas sialowy, glukozamina

• kwas sialowy jest odpowiedzialny za ujemny ładunek glikokaliksu

• węglowodany odgrywają rolę w rozpoznawaniu innych komórek przez wiązanie się ze swoistymi białkami powierzchni

GLIKOKALIKS

• zbudowany z bocznych łańcuchów oligosacharydowych przyłączonych do glikolipidów, glikoprotein błonowych a także łańcuchów polisacharydowych włączonych w proteoglikony błonowe; w jej skład mogą także wchodzić glikoproteiny i proteoglikony wydzielone przez komórkę i zwrotne zaabsorbowane na jej powierzchni

• ochrania powierzchnię komórki przed uszkodzeniem mechanicznym i chemicznym

• wchłania wodę - zapewnia to śliskość powierzchni komórki (zapobiega zlepianiu się krwinek)

• rola we wzajemnym rozpoznawaniu się komórek

• rola w adhezji

W celu wykonywania swoich funkcji błona komórkowa pokryta jest specjalnymi tworami. Są to glikokaliks, mikrokosmki, stereocylia, kinetocylia, oraz specjalistyczne połączenia z innymi komórkami.

Mikrokosmki (microvilli) - to wypustkami cytoplazmy na wolnej powierzchni komórek nabłonków pełniących funkcje wchłaniania np. nabłonka jelita czy nabłonka kanalików I rzędu nerki. Zwiększają one powierzchnię chłonną komórek. Specyficznym rodzajem dużych mikrokosmków są stereocilia. Występują w przewodzie najądrza i na komórkach zmysłowych przedsionka i ślimaka.

Pojedynczy mikrokosmek otacza błona komórkowa. Rdzeń mikrokosmka jest zbudowany z pęczka ok. 30 równoległych. do siebie mikrofilamentów aktynowych, które są łączone białkami wiliną i fimbryną.

Rzęski (cilia) - to ruchome wypustki niektórych rodzajów komórek nabłonkowych w nabłonkach wyściełających jajowód czy tchawicę. Aparat ruchowy rzęski to aksonema. Zbudowana jest ona z 9 par mikrotubul położonych obwodowo i połączonych neksyną. W centrum są dodatkowo dwie nie połączone mikrotubule. Wzdłuż par mikrotubul znajdują się ramiona dyneiny - białka motorowego mającego aktywność ATP-azy. Odmianą rzęsek są kinetocylia znajdujące się na powierzchni komórek zmysłowych przedsionka.

3